Полные математические выкладки для иллюстрации выше сказанного достаточно трудоемки, однако, не трудно видеть, что в общем виде оба процесса старения, как впрочем и уже описанные выше, это только частные проявления процесса нарастания энтропии, рассматриваемые с различных "точек зрения" - с точки зрения различных свойств живого вещества, живых систем. Действительно, и спонтанная потеря жизнеспособности в целом, и регуляторное снижение самообновления, и снижение структурной однородности и "загрязнение" организма не выведшимися и отложившимися "балластом" веществами - все это в глобальном плане есть отражение действия единственной причины - дискретности организма, действия законов термодинамики на частично открытую систему, не способную, после окончания развития, к эффективной дальнейшей эволюции. Заметим, при этом, что старение не есть "выработавшийся в эволюции феномен", нужной для исключения неэффективных форм жизни и смены новыми, старение отражает более глобальные закономерности Бытия вообще.

Биохимические и термодинамические модели старения

Этот уровень рассмотрения позволяет понять, что стоит за "жизнеспособностью", приписываемой не только всему организму, но и каждому его элементу. Действительно, "старой" является каждая часть старого организма, но тогда возникает вопрос - какая характеристика, общая для самых разнообразных структурных элементов организма, может отражать эту жизнеспособность и величину, ей обратную - уровень старения, для самих молекул и их комплексов, химических реакций и т.п.

С точки зрения биохимии и теорий сложных систем на такую характеристику претендуют две (тесно взаимосвязанных) общие характеристики, применяемые в химии, биохимии и вообще теории сложных систем: это энтропия и информация. При этом энтропия (S) может быть прямо определена через информацию, которая, в свою очередь, тесно связана с вероятностью события:

S = A LnW + B,

где А и В - коэффициенты, а W - вероятность события.

Уже из этого видно, что максимум энтропии соответствует максимально вероятному состоянию, поэтому жизнь с точки зрения термодинамики определяют как степень отклонения от максимально вероятного состояния - от равновесия; как "неравновесный поток", как отклонение от состояния равновесия.

Соответственно, можно теперь представить уровень жизнеспособности как степень отклонения от состояния равновесия.

Очевидным при таком рассмотрении является и то, что для поддержания жизнеспособности в любой части любой живой системы необходима постоянная затрата энергии, так как для живых систем характерно снижение энтропии, а согласно второму закону термодинамики это возможно только при постоянном поступлении энергии извне.

Таким образом, по степени потребления энергии организмом можно судить о степени его жизнеспособности.

На практике используют оценку общего обмена для целого организма, скорость потребления кислорода тканями, уровень потребления кислорода при нагрузке ("коэффициент полезного действия" и мощность живых процессов), а также максимально возможное потребление кислорода и/или мощность внешнего развиваемого усилия - объем адаптации организма. Предлагаются также и некоторые иные подходы. Например, связь энтропии с теплосодержанием позволяет, в принципе, по микро-калориметрии нативной и денатурированной ДНК говорить в энергетическом эквиваленте о том, какая энергия и, соответственно, энтропия, соответствует "живому" и "неживому" состоянию даже для отдельной молекулы. Однако, интерпретации такого рода с привлечением физических эквивалентов живого, достаточно трудны.

Для целостного организма эффективными, видимо, являются подходы оценки энтропии с точки зрения информации, а также ее гармоничности для целого единого организма. Исходят из представлений об оптимальности взаимосвязей различных регуляторных систем: в каждый момент времени возможно оптимальное гармоничное состояние, обеспечивающее максимальную жизнеспособность, максимальную адаптацию и т.п. Исходя из кросс-корреляций между различными системами (сердечно-сосудистой, дыхательной, эндокринной и пр.) можно выразить в безразмерных числах такие коэффициенты взаимодействия и придать им значимость информационного содержания, а также выразить это в понятиях энтропии.

Развернутые исследования в этом направлении, однако, отсутствуют, что затрудняет практическую реализацию и интерпретацию таких подходов. Несомненно, однако, что именно энтропия является важнейшим показателем старения и способы, позволяющие вычислять ее для целостного организма должны открыть принципиально новые возможности для анализа в биологии старения и для выяснения первичных, сущностных, механизмов и первопричины старения.

Для практических целей важно рассмотреть возможности влияния на информационно-энтропийные процессы в целом, что позволило бы влиять и на сущностный механизм старения. Для разных уровней организации, очевидно, существуют разные возможности. Так, для целостного организма это уже обсуждалось в связи с регуляторными моделями старения. Возможности здесь сводятся к:

а) влиянию на процессы роста, развития и самообновления клеток (эндокринные влияния, нервные влияния и гуморальные влияния),

б) гармонизацию имеющихся процессов (акупунктура, физическая и психологическая тренировка и т.п.),

в) социально-общественные мероприятия как "здоровый образ жизни".

Особый интерес представляет та возможность влияния непосредственно на химические процессы, используя термодинамические подходы. Вообще говоря, химическая смесь реально подвержена огромному числу реакций, идущих в самых разных направлениях. Жизнеспособность здесь эквивалентна выделению из химического "шума" биохимически значимой информации - возникновения направленности биохимических потоков. Наиболее интересным здесь является рассмотрение ферментного механизма. С точки зрения биохимии и термодинамики жизнеспособность можно характеризовать как отношение скоростей ферментозависимых реакций "жизни" - информационно ценных биохомических процессов, к неферментным реакциям "шума" - энтропии. Важно, что такие процессы в целом зависят от внешних факторов - температуры, рН, окислительно-восстановительного потенциала, давления газов и пр. Интересно, что все перечисленное предлагается с успехом для биостимуляции и борьбы со старением:

а) коррекция рН, прежде всего диетотерапией - способствование ощелачиванию внутренних сред на вегетарианских режимах,

б) коррекция ОВП с использованием химическиактивированных сред, электролизеров и методов электроочистки воды, что позволяет изменять ОВП водопроводной воды, обычно имеющей ОВП порядка +600, до 0 и даже отрицательных значений; попутно меняется вторичная структура воды - она становится "гомогенной",

в) изменение давления газов - это широкоизвестная высокогорная терапия,

г) снижением температуры объясняют многие эффекты продления жизни, как у холоднокровных (наиболее показательно), так и у млекопитающих - например, эффекты дозированного голодания у крыс обычно сопровождаются и выраженным снижением температуры тела. Длительная жизнь и эффекты омоложения, наблюдаемые у животных после зимней спячки также могут быть связаны с этими влияниями.

Наконец, в последнее время популярными стали прямые энерго-активационные методы, которые могут прямо влиять на уровень биохимических реакций, в частности, на энергии активации таких реакций, что все более широко применяется для общей биостимуляции и оздоровления:

а) лазерное облучение в т.ч. внутривенное,

б) озонотерапия,

в) электромагнитное облучение в т.ч. КВЧ-терапия и многие методы физиотерапии.

Эффекты температуры на химические процессы интересно обсудить с точки зрения влияния на соотношение фермент-зависимых и неферментных процессов. Так как оба типа процессов различаются в своей чувствительности к температуре, вообще говоря, следует ожидать для двух разных температур различия в отношении скоростей фермент-зависимых и независимых процессов, что можно выразить и в терминах энтропии. Такие подходы можно без труда реализовать в эксперименте и попробовать найти оптимальную область, где старение будет минимально. Однако, если для холоднокровных это, видимо, не важно, для млекопитающих это может представлять собой проблему. Для высших животных и человека теплокровность - важное эволюционное приобретение, позволяющее, в частности, поддерживать важнейшие новые функции - прежде всего уровень психических процессов.

Вывод

Жизнь индивидуального организма - стабилизированный векторный (имеющий итоговое направление изменения) поток, изменяющий свои характеристики со временем. Онтогенез - процесс в развитии жизни в целом и противодействие старению, всегда подразумевает изменение темпа и направления индивидуального развития, а также продолжение всех отдельных программ развития и общего их результата для организма в целом, а не только противодействие разрушительным процессам в организме - собственно "старческим" изменениям. Вообще говоря, исходя из иерархичности ценностных приоритетов для человека старение все влияния на него, тем более затрагивающие саму биологическую природу человека, невозможно рассматривать без учета чисто человеческих факторов - психология, социальная сфера, мораль и культура.

Все сказанное означает, что программы, радикально влияющие на процесс старения, могут быть только частью общих задач, касающихся человечества в целом и не могут быть решены радикально без учета ответов на следующие вопросы:

· как будет развиваться далее человечество, выйдя из-под непосредственной регуляции биосферы;

· как изменяется вид человека в целом;

· как изменится биологический носитель человека как организма;

· как изменятся чувства и интеллект человека;

· для чего, собственно, необходимы такие изменения (цель и задачи самосознания существования человека как вида во Вселенной);

· моральные, социальные и иные вытекающие из этого проблемы, которые чем далее, тем больше запрещают возможные, но не адекватные, не отвечающие "человечности" воздействия человека на самого себя.

Не следует также забывать, что человек существует и как индивид, развивающийся в онтогенезе, а как единица вида - задачи преодоления старения в том и другом случае различны.

Глобальность задачи противодействия старению - главный вывод, без учета которого истинные задачи, вытекающие из истинного состояния проблемы. Старение - комплексный глобальный феномен и влияния на него - глобальная задача.

В целом, сам интерес к феномену старения для человека означает, что он вышел за пределы биологической природы и требует уже иных условий и форм существования. Фактически, речь идет о формировании новых путей эволюции человека, новых форм его жизнедеятельности и, возможно, нового типа физического тела, новых условий жизни и новых отношений со средой.

Литература

1. Гаврилов Л.А., Гаврилова Н.С.Биология продолжительности жизни. -М: МОИП. Наука.1986.

2. Гвишиани Д.М. п/ред. Системные исследования. Ежегодник. ИСА РАН. М.:1996.

3. Донцов В.И. Иммунобиология постнатального развития. М.:МОИП. РАН. Наука.1990.

4. Донцов В.И. Применение теории гиперцикла для анализа процессов межклеточной регуляции пролиферации тканей: доказательства существования специализированной клеточной системы регуляции пролиферации тканей//Успехи современной биологии.1986.Т.101.Вып.1. С.18 -29.

5. Донцов В.И., Крутько В.Н., Подколзин А.А. Старение: механизмы и пути преодоления. М.: Биоинформсервис. 1997.

6. Комфорт А. Биология старения. М.:Мир.1967.

7. Крутько В.Н., Мамай А.В., Славин М.Б. Классификация, анализ и применение индикаторов биологического возраста для прогнозирования ожидаемой продолжительности жизни// Физиология человека. 1995. N 6. С.42.

8. Платон. Диалоги. П/ред. А.Ф.Лосева. М.:Мысль.1986.

9. Подколзин А.А., Донцов В.И. Старение, долголетие и биоактивация. М., 1996.

Страницы: 1, 2, 3